T92-HR3C、TP347H異種鋼焊接接頭組織結構與力學性能的研究.pdf

1、國內外火力發(fā)電廠為了降低溫室氣體及有毒氣體的排放,減少污染,提高資源利用率,建設大容量超(超)臨界機組是必然的趨勢。我國將超超臨界機組主要工作參數(shù)設定為蒸汽壓大于25 MPa,蒸汽溫度高于580℃。因此,對超(超)臨界機組金屬材料提出了更高的要求。以T92、HR3C和TP347H為代表的新型馬氏體、奧氏體耐熱鋼是超(超)臨界機組過熱器、再熱器的主要材料,因此,在超(超)臨界機組建設工程中,這些不同類型鋼管的焊接將不可避免。開展T92與H

2、R3C、TP347H異種鋼焊接接頭組織結構及其力學性能的研究,對于優(yōu)化新型耐熱鋼異種鋼焊接工藝,評價接頭運行的可靠性均具有重要意義。
　　 本文選用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3兩種鎳基焊絲,實施T92／HR3C和T92／TP347H異種鋼管的焊接。著重就焊接接頭的顯微組織結構、室溫力學性能以及焊后熱處理對接頭組織結構及力學性能影響等方面展開研究工作,進而優(yōu)化異種鋼焊接工藝。開展T92／HR3C和T92／TP347H異種

3、鋼接頭650℃長時間的高溫時效,研究時效過程中異種鋼接頭組織結構及力學性能的變化規(guī)律,作為評價該異種鋼接頭可靠性的依據(jù)。
　　 T92／HR3C異種鋼接頭焊縫為胞狀樹枝晶組織,T92側熱影響區(qū)(HAZ)主要由過熱區(qū)、粗晶區(qū)及細晶區(qū)構成；HR3C側HAZ沒有明顯的晶粒長大現(xiàn)象,但晶界、晶內有碳、氮化物析出。ERNiCrMo-3焊接接頭的強度、塑性及硬度較高,拉伸斷裂位于T92母材；而ERNiCr-3焊接接頭強度、硬度較低,但沖擊韌

4、性較高,拉伸斷裂位于焊縫。760℃、30 min焊后熱處理,有助于改善兩種焊接接頭的綜合力學性能。焊后熱處理ERNiCrMo-3焊接的T92／HR3C接頭的拉伸斷裂都發(fā)生在T92母材。高溫時效導致T92側HAZ及母材中碳化物的形態(tài)生變化,HR3C側HAZ脆化嚴重,其沖擊斷口呈沿晶斷裂的斷口特征。隨時效時間的增加,接頭各位置的韌性逐漸降低；其強度及T92側HAZ及母材的硬度呈現(xiàn)先降低后升高,時效501 h后趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象。
　　

5、T92／TP347H異種鋼接頭T92側HAZ主要由過熱區(qū)、粗晶區(qū)及細晶區(qū)構成；TP347H側HAZ沒有明顯的晶粒長大現(xiàn)象,但晶界、晶內有碳化物析出。兩種焊絲焊接的T92／TP347H異種鋼接頭拉伸斷裂于TP347H母材,焊縫強度較高；ERNiCrMo-3焊接接頭的強度高于ERNiCr-3焊接接頭,但塑、韌性不如后者。750℃、30 min焊后熱處理,有助于降低T92側HAZ硬度,改善接頭的綜合力學性能。經650℃直到1600 h時效的E